Лекции - Интеллектуальные системы

Подождите немного. Документ загружается.

Существуют следующие разновидности сетевых моделей.

1) Классифицирующие сети (таксономические). В них

используются отношения структуризации. Такие сети

позволяют в базах знаний вводить разные иерархические

отношения между информационными единицами.

2) Функциональные сети. Характеризуются наличием

функциональных отношений. Их часто называют

вычислительными моделями, так как они позволяют

описывать процедуры вычислений одних информационных

единиц через другие.

3) Сценарии. Описывают известные стандартные ситуации

реального мира. Такие знания позволяют восстановить

информацию, пропущенную в описании ситуации,

предсказать появление новых фактов, которые можно

ожидать в данной ситуации.

Сценарием называется формализованное описание

стандартной последовательности взаимосвязанных фактов. В

Интел. системах сценарии используются в процедурах

естественно-языковых текстов планирования поведения, обучения,

принятия решений, управления изменениями среды и др.

Контрольные вопросы:

1. Что означает семантика?

2. Что входит в семантическую сеть?

3. Какие типы отношений составляют иерархическую

семантическую модель?

4. Какие типы процедур используются в процедурных сетях?

5. Какой способ управления используется в семантических

моделях?

6. Разновидности семантических моделей

Лекция 6. ФРЕЙМЫ.

План лекции:

1.Представление фрейма

2.Основные свойства фреймов

3.Структура фрейма.

Ключевые слова:

Фрейм, слот демон, базовый тип, иерархическая структура

фрейма, мегафреймовые системы

Стремление разработать представление, соединяющее в себе

достоинства различных моделей, привело к созданию фрейм –

представления.

Фрейм – это декларативное представление данных,

предназначенное для представления некоторой стандартной

ситуации.

1)С каждым фреймом ассоциируется разнообразная

информация: как пользоваться данным фреймом? Каковы

ожидаемые результаты? Что делать, если результаты не

устаивают пользователя?

2)Фрейм можно представить следующей конструкцией:

f = [ <r

, v

> , < r

, v

> ,…, < r

, v

> ],

где

f - имя фрейма,

- имя слота,

- значение слота.

3)Фрейм можно представить в виде сети, где «верхние

уровни» фрейма фиксированы и представляют сущности,

всегда истинные в ситуации, описываемой данным

фреймом. «Нижние уровни» заканчиваются слотами,

которые заполняются конкретной информацией при

вызове фрейма (по аналогии с описанием процедуры в

программировании и вызовом процедуры). С каждым

слотом фрейма связаны описания условий, которые

должны быть соблюдены, чтобы могло произойти

означивание слота.

4) В качестве значений слота могут выступать имена других

фреймов, что обеспечивает связь между фреймами.

5)Родственные фреймы связываются в систему фреймов.

Эффективность фрейм – представления основана на

включении в него предположений и ожиданий. Слотам фрейма

можно заранее приписать по умолчанию некоторые стандартные

значения. Это позволяет анализировать ситуации, в которых

отсутствует упоминание о целом роде деталей. При необходимости

значения слотов можно изменить.

Фреймовые системы связаны с информационно-поисковыми

системами (сетями). Если один фрейм не отвечает текущей

проблеме, то такая сеть представляет другой фрейм. С помощью

подобной межфреймовой сети можно представлять знания,

касающиеся фактов, сходств и другой информации, полезной для

понимания.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ФРЕЙМОВ.

1) Базовый тип. Фрейм, включающий наиболее важные

объекты данного предмета, называется базовым. При

изменении состояния необходимо строить новые фреймы. При

этом новый фрейм содержит слот, оснащенный указателем

подструктуры, который позволяет разным фреймам совместно

использовать одинаковые части. Такая подструктура не

изменяется при изменении состояния. Благодаря этому

свойству возможно представление и использование

информации, полученной в разное время и при разных

состояниях объекта (то есть в качестве знаний).

2) Процесс сопоставления. Процесс, в ходе которого

проверяется правильность выбора фрейма, называется

процессом сопоставления. Обычно этот процесс

осуществляется в соответствии с целью и содержимым фрейма.

Другими словами фрейм содержит условия, ограничивающие

значения слота, а цель используется для определения, какое из

этих условий выполнимо. Сопоставление идет в несколько

этапов:

1. На интуиции выбирается некоторый базовый фрейм, и на

основании подреймов и знаний данный фрейм

подтверждает свою релевантность. При этом

определяется, какое ограничение слота следует

использовать при сопоставлении. При подтверждении

данного фрейма процесс останавливается.

2. Если фрейм не подтверждается, то проверяются значения

слотов, где могла возникнуть ошибка, и если возможно

присваивается надлежащее значение данному слоту.

3. Если даже при этом не подтверждается данный фрейм, то

управление передается другому фрейму из этой системы.

Если и этот фрейм не подходит, то выбирается другой и

так далее, пока будут проверены все фреймы из системы.

В случае неудачи система останавливается, так как задача

не имеет решения.

3) Иерархическая структура системы фреймов. Особенностью

иерархической структуры является то, что информация об

атрибутах фрейма на верхнем уровне совместно используется

всеми фреймами нижних уровней, связанных с ним.

Рассмотрим пример (рис. 8). Все конкретные виды

животных, параметры которых хранятся на нижнем уровне,

используют информацию верхнего уровня, то есть имеют покров,

дышат, передвигаются, едят. Такая структура свойственна

фреймовой и фреймово-продукционной системе, то есть это

особенность фреймов.

Рис. 8. Классификационная иерархическая структура.

имеют покров

передвигаются

едят

дышат

рыбы

плавают

имеют плавники

имеют жабры

птицы

крылья

летают

имеют

оперенье

конкретные

виды

канарейка

страус

акула лосось

цвет опасный цвет

съедобный

4) Межфреймовые сети. Для поиска подобных фреймов при

нахождении

6) решения задачи необходимо родственные фреймы объединить в

сеть с помощью указателей. На рис. 9 показана сеть подобия по

Уинстону.

Если параметры условия не подходят к стулу, смотрят

параметры стола и так далее при помощи указателей. В таких

случаях говорят. Что фреймовая система включает семантическую

сеть.

7) Значения по умолчанию. Когда человек рассматривает что-то,

он перебирает пункты, характеризующие его, то есть все

предполагаемые значения по умолчанию. Это позволяет в

долговременной памяти не держать лишней информации,

которая в нужный момент может пополниться из значений

слотов по умолчанию. Это расширяет возможности системы, но

может следует придерживаться правила: пока не получены

конкретные терминальные значения, слоты по умолчанию

используются во фрейме, но в долгосрочную память не

заносятся.

Например, мальчик держит мяч. Если нет поясняющей

информации, то можно при выводе дать любую информацию.

Рис. 9. Сеть подобия по Уинстону

слишком высок,

нет спинки

слишком

велик, нет

спинки

выдвижно

й ящик

нет

пространств

а для ног

скамейка

стул

стол

письменны

й стол

табурет

в баре

кухонный

стол

Мяч  теннисный  красный  большой

футбольный белый маленький

баскетбольный цветной

детский и т. д.

8) Отношения «абстрактное – конкретное», «целое – часть».

Рассмотренная выше иерархическая структура основывается на

отношениях «абстрактное – конкретное», но есть и «целое –

часть», где объекты нижнего уровня являются частью объекта

верхнего уровня (Рис. 10).

Рис. 10. Отношение «целое-часть»

фрейм левой

стены

фрей

фрейм

Фрейм

«аудитория»

потолок

стена левая

стена правая

стена передняя

стена задняя

стена

левая

центр

правая

сторона

левая

сторона

потол

ок

фрейм

окн

доска

объявлени

двер

СТРУКТУРА ДАННЫХ ФРЕЙМА.

Фрейм представлен определенной структурой данных.

Рис.11 Структура фрейма.

1. Имя фрейма. Это идентификатор (уникальное в системе).

2. Имя слота (уникальное во фрейме).

3. Указатель наследования. Эти указатели касаются только

иерархических фреймовых систем, основанных на отношении

«абстрактное – конкретное». Они показывают, какую

информацию данный слот наследует из фреймов верхнего

уровня (имена слотов одинаковые) (V - уникальный, S: такой

же, R - установление границ, О: игнорировать).

4. Тип данных FRAME -указатель, INTEGER - целый, REAL -

действительный, BOOL - логический, LISP – присоединенная

процедура, TEXT - текст, TABLE - таблица, EXPRESSION -

выражение, LIST – список и т. д.

5. Значение слота.

6. Демон – процедура, автоматически запускаемая при

выполнении некоторого условия.

Рис.11 Структура фрей

1. Имя фрейма

3. Указатель наследования 6. Демон

2. Имя слота

4. Указатель атрибута

5. Значение слота

Слот 1Слот 2…Слот n

С каждым слотом можно связать любое число процедур.

Три типа процедур чаще всего связаны со слотами:

 Процедура «если добавлено». Выполняется, когда любая новая

информация помещается в слот.

 Процедура «если удалено». Выполняется при удалении из

слота.

 Процедура «если нужно». Выполняется, когда запрашивается

информация из слота, а он пустой.

Эти процедуры могут следить за приписыванием

информации к данному узлу и проверять, что при изменении

значения производятся соответствующие действия. Фреймовые

модели хороши в тех предметных областях, где ожидание

относительно формы и содержания данных играют важную роль,

например, интерпретация визуальной информации, понимание

речи.

Рассмотрим пример. Специалист запрашивает «Мне нужен

отчет о продвижении проекта по биологической газификации».

Интерфейсная программа анализирует это требование и

записывает в слот «тема» название темы. Далее все происходит

автоматически.

1. Процедура «ЕСЛИ ДОБАВЛЕНО» срабатывает, так как

слот «тема» записана тема. Эта процедура ищет в базе

данных руководителя проекта этой темы и вносит имя в

слот «руководитель».

2. Процедура «ЕСЛИ ДОБАВЛЕНО» срабатывает опять, так

как в слот «руководитель» вписано Ф. И. О. Эта процедура

начинает составлять сообщение, чтобы отправить его по

адресу, но обнаруживает, что нет значения слота «дата

исполнения».

3. Начинает работать процедура «ЕСЛИ НУЖНО». Она

находит текущую дату в календаре базы данных и

записывает ее в слот «дата».

4. Далее процедура «ЕСЛИ ДОБАВЛЕНО» находит, что нет

сообщения об объеме, но слот «объем» не связан с

процедурами. Поэтому процедура идет выше узла в узел

«общей концепции отчета» и откуда выбирает объем

отчета.

Когда все компоненты заполнены, печатается сообщение.

Контрольные вопросы:

1 .Что входит в состав фрейма?

2. Что такое «базовый тип» фрейма?

3. Для чего нужны межфреймовые сети?

4. Как используются знания «по умолчанию»?

5. Что такое «Демон»?

6. Чем отличается «Демон» от присоединенной процедуры?

лекция 7 . УПРАВЛЕНИЕ ВЫВОДОМ ВО ФРЕЙМОВЫХ

СИСТЕМАХ.

План лекции:

1.3 способа управления выводом.

2.Пример вывода в фреймов модель.

3.Языки, предназначенные знаний фреймами.

4.Примеры фреймовых моделей.

Ключевые слова:

Демоны, присоединённые процедуры, наследования, механизм

вывода.

Во фреймовых системах используются три способа

управления выводом: два – с помощью присоединенных процедур

–демона и служебной процедуры и один – с помощью механизма

наследования. Последний можно назвать единственным основным

механизмом управления выводом, которым оснащаются

фреймовые системы. С помощью третьего способа, то есть

использования механизма наследования, базирующегося на

отношениях «конкретное – абстрактное» (или IS –A),

осуществляется автоматически поиск и определение значений

слотов фрейма верхнего уровня и присоединенных процедур

служебного типа.

Например: Фреймовое представление конференции (рис.13).

Иерархические фреймовые структуры базируются на

отношениях IS – A между фреймами, описывающими некоторую

конференцию. Все фреймы должны содержать информацию о

ДАТЕ, МЕСТЕ, НАЗВАНИИ ТЕМЫ, ДОКЛАДЧИКЕ. Таким

образом, на самом верхнем уровне определен фрейм

КОНФЕРЕНЦИЯ.

Конференции разделяются на коммерческие и по развитию.

Они составляют дочерние фреймы. В них могут быть добавлены

слоты: объем торговли и бюджет.

В момент обращения к слоту ТЕМА фрейма «4 конференция»

его значение не определено, поэтому запускается механизм

наследования и осуществляется поиск значения этого слота во